ПОРІВНЯЛЬНИЙ АНАЛІЗ ЧИСЕЛЬНОГО ТА ЧИСЕЛЬНО-АНАЛІТИЧНОГО МОДЕЛЮВАННЯ ГЕНЕРАТОРІВ З ПОСТІЙНИМИ МАГНІТАМИ
The paper investigates the adequacy of a simplified mathematical model of a numerical-analytical method for calculating low-power permanent magnet generators for autonomous power systems operating with a rectifier and active load. The object of study is generators with a radial arrangement of perman...
Gespeichert in:
| Datum: | 2026 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , , |
| Format: | Artikel |
| Veröffentlicht: |
Інститут електродинаміки НАН України, Київ
2026
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://techned.org.ua/index.php/techned/article/view/1825 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Technical Electrodynamics |
Institution
Technical Electrodynamics| _version_ | 1863945784190304256 |
|---|---|
| author | Кондратенко, І.П. Гребеніков, В.В. Гамалія, Р.В. Крищук, Р.С. |
| author_facet | Кондратенко, І.П. Гребеніков, В.В. Гамалія, Р.В. Крищук, Р.С. |
| author_sort | Кондратенко, І.П. |
| baseUrl_str | https://techned.org.ua/index.php/techned/oai |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2026-04-30T10:09:38Z |
| description | The paper investigates the adequacy of a simplified mathematical model of a numerical-analytical method for calculating low-power permanent magnet generators for autonomous power systems operating with a rectifier and active load. The object of study is generators with a radial arrangement of permanent magnets on the rotor surface. The model considered is based on an idealized representation of the air gap between the rotor and stator and does not take into account the tooth-and-groove structure, the actual geometric dimensions of the permanent magnets, and the nonlinear magnetic properties of ferromagnetic materials. To assess the adequacy of the model, a comparative analysis of the results of numerical-analytical calculations with the data of high-precision modeling using the finite element method in the Ansys Maxwell software package was performed. A series of FEM models of generators with varying levels of detail and complexity were was constructed. The paper presents mathematical expressions of the numerical-analytical method based on the Fourier transform, oriented towards computer implementation. The modeling was performed taking into account the electrical circuit of the generator, which includes a three-phase rectifier and an active load. The time dependencies of the magnetic field distribution and electromagnetic torque were calculated. The errors in the calculation of the electromagnetic torque obtained by the numerical-analytical method were determined in comparison with FEM models of varying degrees of detail. The results demonstrate the capabilities and limitations of the simplified mathematical model and confirm the feasibility of its use for preliminary calculations and optimization of the parameters of permanent magnet generators for autonomous renewable energy systems. References 12, figures 6, tables 3. |
| first_indexed | 2026-05-01T01:00:21Z |
| format | Article |
| id | oai:ojs2.ted.new-point.com.ua:article-1825 |
| institution | Technical Electrodynamics |
| keywords_txt_mv | keywords |
| last_indexed | 2026-05-01T01:00:21Z |
| publishDate | 2026 |
| publisher | Інститут електродинаміки НАН України, Київ |
| record_format | ojs |
| spelling | oai:ojs2.ted.new-point.com.ua:article-18252026-04-30T10:09:38Z COMPARATIVE ANALYSIS OF NUMERICAL AND NUMERICAL-ANALYTICAL MODELING OF PERMANENT MAGNET GENERATORS ПОРІВНЯЛЬНИЙ АНАЛІЗ ЧИСЕЛЬНОГО ТА ЧИСЕЛЬНО-АНАЛІТИЧНОГО МОДЕЛЮВАННЯ ГЕНЕРАТОРІВ З ПОСТІЙНИМИ МАГНІТАМИ Кондратенко, І.П. Гребеніков, В.В. Гамалія, Р.В. Крищук, Р.С. modeling electric generator renewable energy permanent magnets energy characteristics electromagnetic torque numerical-analytical method finite element method моделювання електричний генератор відновлювана енергетика постійні магніти енергетичні характеристики електромагнітний момент чисельно-аналітичний метод метод скінченних елементів The paper investigates the adequacy of a simplified mathematical model of a numerical-analytical method for calculating low-power permanent magnet generators for autonomous power systems operating with a rectifier and active load. The object of study is generators with a radial arrangement of permanent magnets on the rotor surface. The model considered is based on an idealized representation of the air gap between the rotor and stator and does not take into account the tooth-and-groove structure, the actual geometric dimensions of the permanent magnets, and the nonlinear magnetic properties of ferromagnetic materials. To assess the adequacy of the model, a comparative analysis of the results of numerical-analytical calculations with the data of high-precision modeling using the finite element method in the Ansys Maxwell software package was performed. A series of FEM models of generators with varying levels of detail and complexity were was constructed. The paper presents mathematical expressions of the numerical-analytical method based on the Fourier transform, oriented towards computer implementation. The modeling was performed taking into account the electrical circuit of the generator, which includes a three-phase rectifier and an active load. The time dependencies of the magnetic field distribution and electromagnetic torque were calculated. The errors in the calculation of the electromagnetic torque obtained by the numerical-analytical method were determined in comparison with FEM models of varying degrees of detail. The results demonstrate the capabilities and limitations of the simplified mathematical model and confirm the feasibility of its use for preliminary calculations and optimization of the parameters of permanent magnet generators for autonomous renewable energy systems. References 12, figures 6, tables 3. Досліджено адекватність спрощеної математичної моделі чисельно-аналітичного методу розрахунку генераторів з постійними магнітами малої потужності для автономних енергетичних систем, що працюють із випрямлячем та активним навантаженням. Об’єктом дослідження є генератори з радіальним розташуванням постійних магнітів на поверхні ротора. Розглянута модель ґрунтується на ідеалізованому представленні повітряного проміжку між ротором і статором та не враховує зубцево-пазову структуру, реальні геометричні розміри постійних магнітів і нелінійні магнітні властивості феромагнітних матеріалів. Задля оцінки адекватності моделі виконано порівняльний аналіз результатів чисельно-аналітичного розрахунку з даними високоточного моделювання методом скінченних елементів у програмному комплексі Ansys Maxwell. Побудовано серію FEM-моделей генератора різного рівня деталізації та складності. Наведено математичні вирази чисельно-аналітичного методу на основі перетворення Фур’є, орієнтовані на комп’ютерну реалізацію. Моделювання виконано з урахуванням електричного кола генератора, що включає трифазний випрямляч і активне навантаження. Проведено розрахунок часових залежностей розподілу магнітного поля та електромагнітного моменту. Визначено похибки розрахунку електромагнітного моменту, отриманого чисельно-аналітичним методом, у порівнянні з FEM-моделями різного ступеня деталізації. Отримані результати демонструють можливості та обмеження спрощеної математичної моделі й підтверджують доцільність її використання для попередніх розрахунків та оптимізації параметрів генераторів з постійними магнітами для автономних систем відновлюваної енергетики. Бібл. 12, рис. 6, табл. 3. Інститут електродинаміки НАН України, Київ 2026-04-30 Article Article https://techned.org.ua/index.php/techned/article/view/1825 Tekhnichna Elektrodynamika; No. 3 (2026): TEKHNICHNA ELEKTRODYNAMIKA; 011 ТЕХНІЧНА ЕЛЕКТРОДИНАМІКА; № 3 (2026): ТЕХНІЧНА ЕЛЕКТРОДИНАМІКА; 011 2218-1903 1607-7970 Авторське право (c) 2026 ТЕХНІЧНА ЕЛЕКТРОДИНАМІКА https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0 |
| spellingShingle | моделювання електричний генератор відновлювана енергетика постійні магніти енергетичні характеристики електромагнітний момент чисельно-аналітичний метод метод скінченних елементів Кондратенко, І.П. Гребеніков, В.В. Гамалія, Р.В. Крищук, Р.С. ПОРІВНЯЛЬНИЙ АНАЛІЗ ЧИСЕЛЬНОГО ТА ЧИСЕЛЬНО-АНАЛІТИЧНОГО МОДЕЛЮВАННЯ ГЕНЕРАТОРІВ З ПОСТІЙНИМИ МАГНІТАМИ |
| title | ПОРІВНЯЛЬНИЙ АНАЛІЗ ЧИСЕЛЬНОГО ТА ЧИСЕЛЬНО-АНАЛІТИЧНОГО МОДЕЛЮВАННЯ ГЕНЕРАТОРІВ З ПОСТІЙНИМИ МАГНІТАМИ |
| title_alt | COMPARATIVE ANALYSIS OF NUMERICAL AND NUMERICAL-ANALYTICAL MODELING OF PERMANENT MAGNET GENERATORS |
| title_full | ПОРІВНЯЛЬНИЙ АНАЛІЗ ЧИСЕЛЬНОГО ТА ЧИСЕЛЬНО-АНАЛІТИЧНОГО МОДЕЛЮВАННЯ ГЕНЕРАТОРІВ З ПОСТІЙНИМИ МАГНІТАМИ |
| title_fullStr | ПОРІВНЯЛЬНИЙ АНАЛІЗ ЧИСЕЛЬНОГО ТА ЧИСЕЛЬНО-АНАЛІТИЧНОГО МОДЕЛЮВАННЯ ГЕНЕРАТОРІВ З ПОСТІЙНИМИ МАГНІТАМИ |
| title_full_unstemmed | ПОРІВНЯЛЬНИЙ АНАЛІЗ ЧИСЕЛЬНОГО ТА ЧИСЕЛЬНО-АНАЛІТИЧНОГО МОДЕЛЮВАННЯ ГЕНЕРАТОРІВ З ПОСТІЙНИМИ МАГНІТАМИ |
| title_short | ПОРІВНЯЛЬНИЙ АНАЛІЗ ЧИСЕЛЬНОГО ТА ЧИСЕЛЬНО-АНАЛІТИЧНОГО МОДЕЛЮВАННЯ ГЕНЕРАТОРІВ З ПОСТІЙНИМИ МАГНІТАМИ |
| title_sort | порівняльний аналіз чисельного та чисельно-аналітичного моделювання генераторів з постійними магнітами |
| topic | моделювання електричний генератор відновлювана енергетика постійні магніти енергетичні характеристики електромагнітний момент чисельно-аналітичний метод метод скінченних елементів |
| topic_facet | modeling electric generator renewable energy permanent magnets energy characteristics electromagnetic torque numerical-analytical method finite element method моделювання електричний генератор відновлювана енергетика постійні магніти енергетичні характеристики електромагнітний момент чисельно-аналітичний метод метод скінченних елементів |
| url | https://techned.org.ua/index.php/techned/article/view/1825 |
| work_keys_str_mv | AT kondratenkoíp comparativeanalysisofnumericalandnumericalanalyticalmodelingofpermanentmagnetgenerators AT grebeníkovvv comparativeanalysisofnumericalandnumericalanalyticalmodelingofpermanentmagnetgenerators AT gamalíârv comparativeanalysisofnumericalandnumericalanalyticalmodelingofpermanentmagnetgenerators AT kriŝukrs comparativeanalysisofnumericalandnumericalanalyticalmodelingofpermanentmagnetgenerators AT kondratenkoíp porívnâlʹnijanalízčiselʹnogotačiselʹnoanalítičnogomodelûvannâgeneratorívzpostíjnimimagnítami AT grebeníkovvv porívnâlʹnijanalízčiselʹnogotačiselʹnoanalítičnogomodelûvannâgeneratorívzpostíjnimimagnítami AT gamalíârv porívnâlʹnijanalízčiselʹnogotačiselʹnoanalítičnogomodelûvannâgeneratorívzpostíjnimimagnítami AT kriŝukrs porívnâlʹnijanalízčiselʹnogotačiselʹnoanalítičnogomodelûvannâgeneratorívzpostíjnimimagnítami |